Alternativ Energi Tutorials
Waterwheel Design for Mikro-Vandkraft
Vandkraft er den teknologi, der omdanner energien i strømmende vand, til mekanisk eller elektrisk energi, og en af de første enheder, der bruges til at konvertere energi af vand i bevægelse til brugbart arbejde var Waterwheel., Vand-hjulet design har udviklet sig over tid med lidt vand hjul orienteret vertikalt, nogle vandret og nogle med kunstfærdige remskiver og redskaber, der er knyttet, men de er alle designet til at gøre den samme funktion, og der er for, “konvertere den lineære bevægelse af vand i bevægelse til en roterende bevægelse, som kan bruges til at drive et stykke af maskiner, der er tilsluttet den via en roterende aksel”.,
Begyndelsen af Waterwheel Design var meget primitive og simple maskiner, der består af en lodret træ-rat med træ-knive eller spande fast lige omkring deres omkreds alle, der støttes på en horisontal aksel med kraft af det vand, der flyder under det skubber hjulet i tangential retning mod knivene.,
disse lodrette vandhjul var langt bedre end det tidligere vandrette vandhjulsdesign af de gamle grækere og egyptere, fordi de kunne fungere mere effektivt og omsætte det bevægende vands momentum til magten. Remskiver og gearing blev derefter fastgjort til vandhjulet, hvilket muliggjorde en ændring i retning af en roterende aksel fra vandret til lodret for at betjene møllesten, savtræ, knusemalm, stempling og skæring osv.,
typer af vandhjul Design
de fleste vandhjul, også kendt som vandmøller eller blot vandhjul, er lodret monterede hjul, der roterer om en vandret aksel, og disse typer vandhjul klassificeres efter den måde, hvorpå vandet påføres hjulet i forhold til hjulets aksel. Som du måske forventer, er vandhjul relativt store maskiner, der roterer ved lave vinkelhastigheder og har en lav effektivitet på grund af tab ved friktion og ufuldstændig påfyldning af spande osv.,
virkningen af vandet, der skubber mod hjulets skovle eller padler, Udvikler drejningsmoment på akslen, men ved at lede vandet mod disse skovle og skovle fra forskellige positioner på hjulet kan rotationshastigheden og dens effektivitet forbedres. De to mest almindelige typer af vandhjul design er “underbid vandhjul “og”overshot vandhjul”.,
Den Underbid Waterwheel
Underbid Vand-Hjulet Design
Underbid Vand-Hjulet Design, også kendt som en “stream hjul” var den mest almindeligt brugte type af waterwheel designet af de gamle Grækere og Romerne, da det er den enkleste, billigste og nemmeste type hjul til at konstruere.
i denne type vandhjulsdesign placeres hjulet simpelthen direkte i en hurtigstrømmende flod og understøttes ovenfra., Bevægelsen af vandet nedenfor skaber en skubbende handling mod de nedsænkede padler på den nederste del af hjulet, så det kun kan rotere i en retning i forhold til retningen af vandstrømmen.
denne type vandhjulsdesign bruges generelt i flade områder uden naturlig hældning af jorden, eller hvor vandstrømmen bevæger sig tilstrækkeligt hurtigt. Sammenlignet med de andre vandhjulsdesign er denne type design meget ineffektiv, hvor så lidt som 20% af vandets potentielle energi bruges til faktisk at dreje hjulet., Vandenergien bruges også kun oncen gang til at dreje hjulet, hvorefter det strømmer væk med resten af vandet.
en anden ulempe ved det underskudte vandhjul er, at det kræver store mængder vand, der bevæger sig med hastighed. Derfor, underbid vandhjul er normalt beliggende på bredden af floder som mindre vandløb eller Bække ikke har nok potentiel energi i det bevægende vand.,
En måde at forbedre effektiviteten lidt af et underbid waterwheel er at aflede en procentdel fra vandet i floden langs en smal kanal eller en kanal, således at 100% af afledt vand bruges til at rotere hjulet. For at opnå dette skal underbid hjulet være smalt og passer meget nøjagtigt i kanalen for at forhindre vandet i at undslippe rundt om siderne eller ved at øge enten antallet eller størrelsen af padler.,
Den Passerede Waterwheel
Over-Vand-Hjulet Design
Over-Vand-Hjulet Design er den mest almindelige type af waterwheel design. Det overskydende vandhjul er mere kompliceret i sin konstruktion og design end det forrige underbillede vandhjul, da det bruger spande eller små rum til både at fange og holde vandet.
disse spande fyldes med vand, der strømmer ind øverst på hjulet., Gravitationsvægten af vandet i de fulde spande får hjulet til at rotere rundt om sin centrale akse, da de tomme spande på den anden side af hjulet bliver lettere.
denne type vandhjul bruger tyngdekraften til at forbedre output såvel som selve vandet, og dermed er overshot vandhjul meget mere effektive end undershot design, da næsten alt vandet og dets vægt bruges til at producere udgangseffekt. Men som før bruges vandets energi kun oncen gang til at dreje hjulet, hvorefter det strømmer væk med resten af vandet.,
Overskrides vandhjul, er ophængt over en flod eller strøm og er generelt bygget på siderne af bakkerne giver en vandforsyning fra oven med en lav hoved (den lodrette afstand mellem vand på toppen og flod eller strøm nedenfor) på mellem 5 til 20 meter. En lille dam eller weir kan konstrueres og anvendes til både kanal og øge hastigheden af vandet til toppen af hjulet giver det mere energi, men det er mængden af vand i stedet for den hastighed, som hjælper med at dreje hjulet.,
Generelt, overskrides vandhjul, er bygget så stort som muligt for at give størst mulig hoved afstand til den gravitationelle vægt af vand til at rotere hjulet. Vandhjul med stor diameter er imidlertid mere komplicerede og dyre at konstruere på grund af vægten af hjulet og vandet.
når de enkelte spande er fyldt med vand, får vandets gravitationsvægt hjulet til at rotere i retning af vandstrømmen., Som vinklen for rotationen kommer tættere på bunden af hjulet, vand i spanden tømmes ud i floden eller stream nedenfor, men vægten af spande roterende bag det får hjulet til at fortsætte med sin rotationshastighed. Den tomme skovl fortsætter rundt om det roterende hjul, indtil den igen er klar til at blive fyldt med mere vand, og cyklussen gentages. En af ulemperne ved et overskud af vandhjulsdesign er, at vandet kun bruges .n gang, når det strømmer over hjulet.,
Den Pitchback Waterwheel
Pitchback Vand-Hjulet Design
Pitchback Vand-Hjulet Design er en variation af det tidligere passerede waterwheel, som det også bruger den gravitationelle vægt af vandet for at hjælpe med at rotere hjulet, men det bruger også strøm af affald, vand nedenfor det til at give et ekstra skub. Denne type vandhjulsdesign bruger et lavt hovedindføringssystem, der giver vandet tæt på toppen af hjulet fra en pentrough ovenfor.,
i Modsætning til den overskrides waterwheel, som kanaliseres vandet direkte over hjulet medfører det at dreje i retning af strømmen af vand, pitchback waterwheel feeds vandet lodret nedad gennem en tragt og i spanden under forårsage hjulet til at rotere i den modsatte retning i forhold til strømmen af vand over.
ligesom det foregående overshot vandhjul får gravitationsvægten af vandet i spande hjulet til at rotere, men i retning mod uret., Når rotationsvinklen nærmer sig bunden af hjulet, tømmes vandet, der er fanget inde i spande, nedenfor. Da den tomme spand er fastgjort til hjulet, fortsætter den med at rotere med hjulet som før, indtil det igen kommer op til toppen igen klar til at blive fyldt med mere vand, og cyklussen gentages.
forskellen denne gang er, at spildevandet, der tømmes ud af den roterende spand, strømmer væk i retning af det roterende hjul (da det ikke har andre steder at gå), svarende til den underskudte vandhjulshoved., Den største fordel ved pitchback waterater waterheel er således, at den bruger vandets energi to gange, en gang ovenfra og en gang nedenunder for at dreje hjulet rundt om dets centrale akse.
resultatet er, at effektiviteten af vandhjulsdesignet øges kraftigt til over 80% af vandets energi, da det drives af både gravitaionalvægten af det indkommende vand og af kraften eller trykket af vand rettet ind i Skovlene ovenfra samt strømmen af spildevandet nedenfor, der skubber mod Skovlene., Ulempen ved et pitchback-vandhjul er, at det har brug for et lidt mere komplekst vandforsyningsarrangement direkte over hjulet med sliske og pentroughs.
Den Breastshot Waterwheel
Breastshot Vand-Hjulet Design
Breastshot Vand-Hjulet Design er en anden vertikalt monteret waterwheel design, hvor vandet kommer ind i spande omkring halvvejs op på aksel højde, eller lige over det, og så løber ud i bunden i retning af hjul rotation., Generelt, breastshot vandhjul bruges i situationer, hvor vandhovedet ikke er tilstrækkeligt til at drive et overskud eller pitchback vandhjulsdesign ovenfra.
ulempen her er, at gravitationsvægten af vandet kun bruges til ca.en fjerdedel af rotationen i modsætning til tidligere, som var til halvdelen af rotationen. For at overvinde denne lave Hovedhøjde gøres vandhjulspandene bredere for at udtrække den nødvendige mængde potentiel energi fra vandet.,
Breastshot vandhjul bruger omtrent den samme gravitationsvægt af vandet til at dreje hjulet, men da vandets Hovedhøjde er omkring halvdelen af et typisk overshot vandhjul, er spande meget bredere end tidligere vandhjulsdesign for at øge volumenet af vandet fanget i spande. Ulempen ved denne type design er en stigning i bredden og vægten af vandet, der bæres af hver spand., Som med pitchback-designet bruger breastshot-hjulet vandets energi dobbelt så vandhjulet er designet til at sidde i vandet, så spildevandet hjælper med at rotere hjulet, når det strømmer væk nedstrømmen.
Generer elektricitet ved hjælp af et vandhjul
historisk set er vandhjul blevet brugt til fræsning af mel, korn og andre sådanne mekaniske opgaver. Men vandhjul kan også bruges til produktion af elektricitet, kaldet et Vandkraftsystem., Ved at forbinde en elektrisk generator til vandhjul, roterende aksel, enten direkte eller indirekte ved hjælp af kørsel bælter og remskiver, vandhjul, kan bruges til at generere strøm uafbrudt 24 timer i døgnet, i modsætning til solenergi. Hvis vandhjulet er designet korrekt, kan et lille eller” mikro ” vandkraftsystem producere nok elektricitet til at tænde belysning og/eller elektriske apparater i et gennemsnitligt hjem.
Kig efter Vandhjulsgeneratorer designet til at producere dets optimale output ved relativt lave hastigheder., Til små projekter, en lille DC-motor kan bruges som en lavhastighedsgenerator eller en bilgenerator, men disse er designet til at arbejde i meget højere hastigheder, så der kan kræves en form for gearing. En vindmøllegenerator gør en ideel vandhjulsgenerator, da den er designet til lav hastighed, høj output drift.,
hvis der er en temmelig hurtigt strømmende flod eller strøm tæt på dit hjem eller din have, som du kan bruge, kan et lille vandkraftsystem være et bedre alternativ til andre former for vedvarende energikilder som “vindenergi” eller “solenergi”, da det har meget mindre visuel indflydelse. Også ligesom vind-og solenergi, med et gitterforbundet lille vandhjul designet genereringssystem forbundet til det lokale forsyningsnet, kan enhver elektricitet, du genererer, men ikke bruger, sælges tilbage til elselskabet.,
i den næste tutorial om vandkraft vil vi se på de forskellige typer turbiner, der er tilgængelige, som vi kunne knytte til vores vandhjulsdesign til vandkraftproduktion. For mere information om Waterwheel Design, og hvordan til at generere din egen elektricitet ved hjælp af den strøm af vand, eller få mere hydro energy information om de forskellige waterwheel designs til rådighed, eller til at undersøge fordele og ulemper ved vandkraft, så Klik Her for at bestille dit eksemplar hos Amazon i dag om principperne for og opbygningen af vandhjul, som kan bruges til at generere elektricitet.,